3.4波的干涉 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第4节 波的干涉 思考讨论 在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？ 一、波的叠加 演示：在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上产生相向传播的两列波。 观察并描述： 两列波相遇前、相遇后的传播情况。 两列波相遇时，叠加区域质点的振动情况。 一、波的叠加 1.独立性： 两列波在彼此相遇并穿过后波的形状和相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样。 思考：两列波相遇时，叠加区域质点的振动 是被加强还是被减弱？ 2.叠加性： 重叠区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 叠加区域的质点 可能振动加强 可能振动减弱 一、波的叠加 例1.一个波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一个波源在绳的右 端发出半个波②，频率为f2，振幅为A2，P为两波源的中点，下列说法错误的是 A.两列波同时到达两波源的中点P B.两列波相遇后，P点波峰值可达A1+A2 C.两列波相遇时，各自仍保持原来的波形独立传播 D.两列波相遇时，绳上波峰可达A1+A2的点只有一个，此点在P点的左侧 二、波的干涉 观察水波的干涉：两个波源发出的是频率相同、振动方向相同、相位差为0的波。 思考：这两列波相遇后，在它们重叠的区域内会发生什么现象？ 二、波的干涉 现象：水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区 域，这两类区域在水面上的位置稳定且相互隔开。 二、波的干涉 对某一位置M，分析它随时间的振动规律 假如波源S1、S2最初均由平衡位置向上（正方向）起振，以S2振动形式传到M点的时刻作为计时起点，画出M的振动图像。 M作为振动加强点，振幅最大，位移始终最大吗？ r2 r1 r1=5λ r2=3λ ∆r=2λ 1.波程r：波从波源传播到该质点的路程。 t1 t2 T 2T 3T 二、波的干涉 r2 r1 除M点外，还有其他振动加强点吗？ 总结振动加强点需要满足的条件。 振动加强区（红实线） 2.振动加强点： 波程差△r=nλ，n=0、1、2、3…… T 2T 3T 对某一位置M，分析它随时间的振动规律 r1=5λ r2=3λ ∆r=2λ 二、波的干涉 对某一位置N，分析它随时间的振动规律 r2 r1 r1=5λ r2=3.5λ ∆r=1.5λ 假如波源S1、S2最初均由平衡位置向上（正方向）起振，以S2振动形式传到N点的时刻作为计时起点，画出N的振动图像 假设A1≠A2，N作为振动减弱点，振幅最小，其位移始终最小吗？ t1 t2 T 2T 3T 二、波的干涉 r2 r1 r1=5λ r2=3.5λ ∆r=1.5λ 除N点外，还有其他振动减弱点吗？ 总结振动减弱点需要满足的条件。 振动减弱区（红虚线） 3.振动减弱点： 波程差 ，n=0、1、2、3…… 对某一位置N，分析它随时间的振动规律 T 2T 3T 二、波的干涉 4.干涉图样特点： 某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱。 振动加强点和振动减弱点间隔出现。 振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。 干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。 振动加强点： 波程差△r=nλ，n=0、1、2…… 振动减弱点： 波程差 ，n=0、1… 思考讨论： 当两列波步调相反时，振动加强点和减弱点的波程差满足什么条件？ 二、波的干涉 5.波的干涉： 两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的现象。 任意两列波相遇时一定会出现叠加现象，但不一定会出现干涉现象。 出现波的干涉现象必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，三个条件。 6.干涉是波的特有现象 声波、电磁波等一切波，只要满足上述条件，都能发生干涉。 二、波的干涉 二、波的干涉 例2.如图3.4-6表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表 示波谷。 (1)描述一个周期内M、N两个质点的运动情况。 (2)用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半 个周期后图中具有最大负位移的点标出来。 (3)把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。 二、波的干涉 例3.(多选)(2019·全国卷Ⅲ)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片 上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波 在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面 上振动的质点，下列说法正确的是(　　) A．不同质点的振幅都相同 B．不同质点振动的频率都相同 C．不同质点振动的相位都相同 D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同 E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化 二、波的干涉 例4.一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间t 后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　　) A．波源P和Q开始振动的方向均是向上的 B．波源Q产生的波将先到达中点M C．中点M的振动虽始终是加强的，但其位移大小在某时刻可能为零 D．这两列波能形成稳定的干涉图样 二、波的干涉 例5.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2m和x＝1.2m 处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2 cm。 图为0时刻两列波的图像， 此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于 x＝0.5m处。 （1）求两列波相遇的时刻。 （2）求1.5 s后质点M运动的路程。 二、波的干涉 例6.如图所示，在y轴上的Q、P两点位置上有两个频率相同、振动方向相同、初始相位相 同的振源，它们激起的机械波的波长为2m，Q、P两点的纵坐标分别yQ＝6m，yP＝1m， 那么在x轴上从＋∞到－∞的位置上，会出现几个振动减弱区？ 课堂小结 Lavf55.33.100 Lavf56.40.100 Lavf56.40.100 Lavf58.20.100 $$